أحيانا مجموعة من علماء الفيزياء سوف تنتشر في الفضاء ضوء وصفت بأنها " دخان لف التنين ": يمكن للمرء أن يرى ذيل التنين، وهذا هو مصدر ضوء تولد، ويمكنك أيضا رؤية رأس التنين، هو نتيجة القياسات التجريبية، الدخان ومع ذلك، كان يلف جسد التنين، والناس في هذا الضوء. ولا يعرف سوى القليل عن حالة قطاع الطرق.
ما هي طبيعة الضوء ذلك؟ من بداية القرن 17، ستعقد العلماء في هذه المسألة من قبل اثنين من وجهات نظر مختلفة جدا. نيوتن (إسحاق نيوتن) اعتقد تتألف فقط من الجزيئات، في حين معاصريه عالم هولندي كريستيان هيغنز (كريستيان هيغنز) يعتقد هو أن ضوء موجة. وفي وقت لاحق، من خلال تجربة شقي يونغ علمنا أن كلا من الآراء الصحيحة - ويمكن أيضا أن ينظر إلى سلوك الضوء الذي يمكن اعتبار جسيمات كما الأمواج.
السلوك تذبذب ضوء يمكن أن تستخدم لوصف ظاهرة الحيود والتدخل، وسلوك جزيئات الضوء قد يفسر التأثير الكهروضوئي أو إشعاع الجسم الأسود. | المصدر: مجموعة أبحاث QuantumFuture، جامعة بادوفا
يشار طبيعة غامضة من هذا الضوء لكما ازدواجية موجة-جسيم ، التي وصفها نظرية الكم. (الكم نظرية الفيزياء هو أفضل وصف لجميع الجزيئات المعروفة على المستوى الأكثر أساسية، فإنه يعتقد، فإن الواقع هو غامض وغير مؤكد، على سبيل المثال، ويسمى الدولة تراكب يسمح الإلكترونات، والذرات والوحدات الأساسية الأخرى للكون تأثير الكم سريالية موجودة أساسا في اثنين أو أكثر من الأماكن. ) موجة الجسيمات الازدواجية هي سمة أساسية من سمات ميكانيكا الكم، ولكن ليس من السهل الحدس من تجربتنا اليومية لفهم هذا المفهوم. هذه الطبيعة المزدوجة أصبحت غريبة على نحو متزايد في العالم الكمومي.
وفقا لفيزياء الكم، ينبغي أن يعامل كل من الجسيمات الأولية كما الأمواج والجسيمات في وقت واحد، ولكن خلال الملاحظة، فإننا سوف نلاحظ إما الطبيعة الموجية للجسيمات الضوء، لوحظ أو أساسا في وقت واحد اثنين أبدا لاحظت الدول. مهما حاولنا قياس سلوك الضوء وإجبارها لتصبح واحدة من أداء الدولة.
من أجل اختبار مدى الى "تحديد" عندما تم الكشف عن أن الجسيمات أو موجة، في عام 1978، عندما جون ويلر (جون ويلر) جعل تجربة الفكر الشهيرة: اختيار تجربة المتأخرة (التجربة تأخر للاختيار).
ماخ - زيندر التداخل هو نظام بصري يتكون من اثنين مزدوج اللون مرآة (الشعاع الخائن)، اثنين من المرايا (مرآة) واثنين من أجهزة الكشف عن (الكاشف) منه. عندما تمر الفوتونات من خلال تداخل، عموما على طول مسارات نشر اثنين، حيث يمكن أن يحدث نمط التداخل على كاشف. إذا قمت بإزالة مرآة مزدوج اللون الثانية، وعلى ضوء أن يكون مثل الجزيئات، لا بد من نشر جنبا إلى جنب واحد من المسارات، نفس احتمال وجودها في أي من السجلات كاشف. | المصدر: V.Altounian / العلوم
في هذه التجربة الفكر، تخيل دعا ويلر الفوتونات إلى ماخ - تداخل زيندر (ماخ زيندر تداخل) من الأجهزة البصرية، مع التشديد على الطبيعة الموجية للضوء. أولا، الفوتونات تواجه المرآة مثل جهاز يسمى بصري شعاع الخائن (شعاع الخائن) ستدخل حيز الفوتونات على طول الموجات الكم في اثنين من مسارات مختلفة. وفي وقت لاحق، وسوف تدرج في الحزمة الخائن الثاني، وتتداخل مع بعضها البعض، حيث يتم تسجيل كاشف.
إذا أزلنا شعاع الثاني التقسيم، ولم يتبق سوى عندما الخائن شعاع في الجهاز التجريبي، وتدخل موجة لا يمكن أن يحدث. أول مرآة مزدوج اللون واحد فقط من المسارات إلى فوتونات، التي يتم الكشف عنها بواسطة كاشف. هذا يدل على أن الفوتون لجعل "الاختيار" على المطياف، حدد نفس تتصرف مثل الجسيمات. ويلر التفكير ثم، إذا وفرنا أول تجربة لقياس الخصائص البصرية لتقلبات التجريبية (أي تجارب واثنين من مرآة مزدوج اللون)، تليها الفوتونات دخلت تداخل، بعد أول مرآة مزدوج اللون، وجهاز اختبار فورا تغيير الإعداد لقياس خصائص الجسيمات، ماذا يحدث؟ إذا كان هناك ضوء إما الجسيمات أو موجة، قبل أن تقرر الملكية التجارب، فإنه يجب تقديم "الاختيار"، إذا كان هناك ضوء خطأ ما الذي سيحدث؟
اقترح تجربة اختيار تأخر ويلر في محاولة للإجابة على هذه الأسئلة، وهذا هو، ضوء سيدخل بعد قرار سمات تأخير التجريبية المختارة. إذا كنت تبدأ مع جسيم الفوتون سمات في التجربة، ولكن بعد دخول الجهاز التجريبي هو تغيير مؤقت قياس التقلبات في خصائص الفوتونات تتصرف مثل موجات سوف تكون في نهاية المطاف نفسه. هذا التأكيد يشير إلى أن المعنى هو غريب جدا، كما يقال الآن أن قرار تحديد أحداث الماضي: على سلوك الفوتون مثل موجة في التحديد الأخير أو ما شابه الجسيمات. نظرية الكم يتجنب هذه المشكلة، فمن المفترض أن الفوتون قبل أن يتم قياسها، على حد سواء موجة وجسيم.
تجربة فكرية في ويلر، وقال انه تصور من "التداخل الكونية". وإذا افترضنا أن الضوء تتأثر عدسة الجاذبية من النجوم الزائفة قرب المجرات المنبعثة من بعيد، يمكن أن يسبب نفس الضوء من الكوازار ومثل المنبعثة من اثنين من موقف مختلف قليلا. وأشار في وقت لاحق ويلر أن مثل هذا الضوء يمكن ملاحظة في طرق مختلفة اثنين: الأول هو المواءمة بين كل مسبار صورة العدسة، وقياس خصائص الجسيمات، والثاني هو تداخل اثنين وانضم موقف صورة معا، لقياس خصائص الموجة. ومع ذلك، وقعت رحلة التكاثر الخفيفة منذ بلايين السنين، قبل أن تقرر أي من التجارب التي أجريت في وقت سابق بكثير من. من خلال هذا "تأخر الاختيار"، ثم الضوء من النجوم الزائفة ويبدو أن "معرفة" منذ بلايين السنين في التجربة في وقت مبكر سيتم اعتبار الجسيمات أو موجة. | المصدر: مجموعة أبحاث QuantumFuture، جامعة بادوفا
في العقدين الماضيين، والعلماء التحقق منها تجريبيا فكرة ويلر، ولكن في هذه التجارب، وأطول مسافة نشر الفوتون فقط حوالي 140 كم. وهكذا، على الرغم من أن معظم العلماء يعتقدون هذا دليل قوي بما فيه الكفاية، ولكن هناك بعض العلماء يعتقدون أن هذه التجارب التي أجريت في المختبر، قد يكون هناك بعض التأثير خفية هو الفوتون يوفر دليل على ما النتيجة. لذلك، قد ارتكبت العلماء التجربة على أكثر بعدا. ويلر المقترحة تجربة فكرية من الآن، وقد قضى العلماء السنوات ال 30 الماضية، وأخيرا نجحت في استخدام التداخل بين الأقمار الصناعية الأرض والفضاء الانتهاء من التجربة (حوالي 3500 كم المسافة نشر)، وهذا التحقق من عجلات هذه الفكرة.
جامعة بادوفا، إيطاليا تستخدم باولو Villoresi وزملاؤه آلاف الأقمار الصناعية كيلومترات لتنفيذ التجربة. هم التجريبية اختيار تأخير الإعداد مع الإعداد التجريبية الأخرى هي مشابهة جدا، ولكنها مختلفة قليلا. تداخل الأول البصرية من قبل المختبر، وليس هنا ببساطة قياس النتائج، ولكن في شكل شعاع ضوء ودمجها في الفضاء، ومرآة على الأقمار الصناعية الواقعة في المدار الأرضي المنخفض حولها. عندما فقط بعد ينعكس الضوء مرة أخرى إلى المختبر لقياس النتائج، وذلك قبل شعاع بعيدا عن المختبر، لن يتم تحديد اختيار القياس، وبالتالي فإن المختبر في حد ذاته لا يؤثر على النتيجة.
في هذا الإطار التجريبي والباحثين فصل الأول في ASI ماتيرا الليزر تتراوح مرصد (MLRO) مع ليزر النبض شعاع الخائن يروجه مسارين، مسار واحد مستقيم، والآخر هو أكثر تعقيدا ، التفاف قليلا أكثر بعدا. ومن شأن مسار معقد في ضوء الضوء على صراط مستقيم يتزامن بعد، وتنتشر على طول نفس المسار إلى الأقمار الصناعية في انخفاض آلاف مدار الأرض الكيلومترات واحدة بعد.
جهاز تجريبي. | المصدر: Vedovato وآخرون.
نبض الفضائية تعكس مرة أخرى إلى الأرض، وهناك جهاز اختيار عشوائي يمكن أن تؤدي أحد أمرين على الأرض: أولا، لا تفعل شيئا، وثانيا، يمكنك "دبوس أسفل" نبض الأولى، ولنبضتين وصول إلى كشف في الوقت نفسه. هذا يتوافق مع تأخير اتخاذ قرار بشأن اختيار ويلر: أي إجراء يمكن أن تجعل من مسار بصري من البقول اثنين تبقى غير المتكافئ، واتخاذ الإجراءات اللازمة لجعل اثنين من البقول من مسار بصري نفسه. عندما تتراوح مسار بصري من فوتون للكشف عن جانب واحد، يمكننا معرفة أي استخدامات مسار منه، وفي هذه الحالة، لأنها تتصرف مثل الجسيمات. عندما المسارين متساوية في الطول، كل كشف الفوتون لا يمكن أن نعرف الطريق استخدامها، في هذه الحالة، كل الفوتون في حالة تراكب أثناء استخدام مسارين، ويولد المعارض موجة التدخل الطبيعة.
وقد اتخذ هذا القرار عشوائي فقط بعد عودة الضوء على الأرض، وهو ما يعني أن كاشف لا يمكن أن تصل هذه اللحظة، لا يمكن أن "معرفة" ما يتوقع العلماء لقياس. إذا الباحثين لا تزال ترى نفس الظاهرة، وأنماط أي حرير المواريه عندما يظهر معاد الخفيفة، وعندما لا يتم الكشف عن إشارات سنتين ونبض واحد ملزم، ثم اختيار عشوائي المحرز في الجزء الأمامي من أجهزتهم، البصرية في الوقت نفسه كل من الجسيمات موجة.
تجارب اختيار تأخير قد تساعد على استكشاف نظرية النسبية (نظرا لمتطلبات السابقة للفاكهة) والحدود بين نظرية الكم. على الرغم من أن بالمعنى الدقيق للكلمة، والآثار الكم ولم تنتهك السببية، ولكن لا يزال يخلق لحظة القياس يمكن أن تخلق توترات الأحداث الماضية. ميكانيكا الكم والنسبية معا المختلط في مجال لا يزال هناك العديد من مجهولين في انتظارنا لاستكشاف، بل هو مماثل لتجارب وفرت إمكانية لهذا الاستكشاف. بل هو أيضا "بصريات الكم" إلى قصة نجاح من المختبر الفضائي. ربما في المستقبل سيكون هناك المزيد والمزيد من البحوث المتعلقة التجارب الكم لا يمكن أن يؤديها في الفضاء.
